科研人员在脉冲星计时阵数据分析方面取得进展

文章导读

你是否知道，宇宙中的“精准时钟”也会被太阳风吹乱节奏？中国科学院上海天文台团队最新揭示，太阳风竟会系统性干扰脉冲星的测量精度，导致位置和距离数据出现偏差。更令人振奋的是，依托FAST望远镜的强大灵敏度，我国科研团队仅用3年数据就构建出高置信度的脉冲星噪声模型，为捕捉纳赫兹引力波提供了关键支撑。这两项突破性进展，正让人类离聆听宇宙低频“心跳”更近一步。

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近日，中国科学院上海天文台科研团队在脉冲星计时阵列（PTA）方面取得两项进展，为纳赫兹引力波探测提供了更可靠的支撑。

纳赫兹引力波的探测是一项全球性的科学探索，这项研究已开展十余年之久。探测的主要原理是通过监测一组超高精度的脉冲星，组成一个银河系尺度的超大探测器网络，即PTA。科学家们把脉冲星当成宇宙中的精准时钟，通过监测其信号到达地球的时间来捕捉引力波。就像听收音机遇到杂音一样，科研人员需要先校准这些宇宙时钟的走时误差（计时模型），并过滤掉各种宇宙干扰（噪声模型），才能确保检测到的引力波信号真实可靠。

上海天文台研究员刘阔团队系统揭示了太阳风与毫秒脉冲星天体测量参数之间的相关性。研究发现，脉冲星位置、周年视差测量与太阳风参数之间存在显著关联，且这种相关性随脉冲星所处黄道纬度而变化，并可能对计时模型中的天体测量参数造成系统性偏差。研究团队利用欧洲脉冲星计时阵第二次数据释放（EPTA DR2）的数据集进一步验证了这一效应：通过调整太阳风参数，脉冲星的视差和位置测量结果与其他PTA及不同观测技术的数据更加吻合。该研究还表明，在脉冲星计时中引入天体测量对脉冲星的距离测量和纳入低频射电脉冲星计时观测数据，有助于整体优化脉冲星计时的测量准确性。

相关研究成果发表于《皇家天文学会月报》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）。

上海天文台副研究员陈偲源团队利用中国脉冲星计时阵第一次数据释放（CPTA DR1）构建了脉冲星噪声模型。尽管CPTA的观测时间跨度仅为3年，但凭借FAST望远镜的超高灵敏度，研究团队分析了数据中的各类噪声成份。为保障模型的可靠性，研究团队采用四套独立分析流程进行交叉验证，并基于贝叶斯方法建立了稳健的噪声模型。CPTA DR1中的57颗目标脉冲星，约50颗的噪声特性已得到精确约束，其余脉冲星则未表现出长周期信号特征。该模型已被应用于基于CPTA DR1的引力波信号搜寻工作，与其他脉冲星计时阵列的研究结果高度一致，展现出重要的科学应用价值。

相关研究成果发表于《天文与天体物理》（Astronomy and Astrophysics）。

上述两项研究为国际脉冲星计时阵第三次数据释放等后续工作奠定了基础，将继续推动高精度脉冲星计时、脉冲星噪声模型分析以及纳赫兹引力波信号解析等领域的发展。

论文链接：1、2

科研人员在脉冲星计时阵数据分析方面取得进展